Marién Galindo Bojórquez

Universidad de SonoraOperaciones Unitarias II

Área superficial en Cromatografía liquida de alta

eficacia reversaArtículo

ABSTRACTO

•Seis columnas de fase reversa de diferentes fabricantes fueron caracterizadas en términos de la geometría del adsorbente.

• La medición del área superficial de adsorbentes a base de sílice es discutida junto con los métodos para la determinación de la cantidad de adsorbente en la columna.

ABSTRACTO

•Factores de retención de alkybenceno en acetonitril/agua fueron comparados con los factores de retención específicos.

•La distribución de factores de retención para el mismo analito en las 6 columnas en condiciones iguales fue del 35% mientras la desviación estándar de factores de retención específicos fue de 3%.

FACTOR DE RETENCION

•Tradicionalmente la representación de HPLC retención es basada en el factor de retención.

•La expresión que es utilizada para asociar el factor con condiciones termodinámicas en equilibrio depende del modelo seleccionado.

•La primer expresión nos dice que proporcional al volumen de la fase estacionaria.

•La segunda indica que es proporcional a la superficie del adsorbente.

•Para determinar la superficie de parámetros de retención específicos debemos determinar cuanto adsorbente es empacado en la columna y cuanto del área es disponible.

•Rustamov introdujo un método para determinar la cantidad de material en la columna.

•Se demostró que el volumen de poro especifico de un adsorbente modificado medido mediante adsorción de nitrógeno a baja temperatura LTNA es equivalente al volumen del poro especifico que se calcula de la diferencia entre el volumen de la fase móvil y el interarticular.

• La determinación del volumen interparticula se basa en la medición de la retención de partículas de alto peso molecular que son excluidos de los poros del adsorbente y eluden a través de la columna.

•La retención de estos polímeros cuales son eludidos con la fase móvil excluye su interacción con la superficie del adsorbente representando así el volumen interparticula.

DETERMINACION LA SUPERFICIE ESPECIFICA DEL ADSORBENTE.

•Teoria BET. (Brunaeru, Emmet y Teller).

•Buyanowa y Karnaukhov.

•Bass y Bratt.

Teoria BET

•Para esta teoría el área molecular de Nitrógeno es 16.2A 2, sin embargo este valor se ha puesto en duda en las ultimas 4 décadas.

BUYANOWA Y KARNAUKHOV

•Argumentaron que la adsorción de Nitrógeno es menos localizada en superficie hidrofobias debido a la interacción débil entre el adsorbato y la superficie. El Nitrógeno tiene mas libertad para moverse ocupando de esta forma un área mayor.

BASS Y BRATT•Proporcionaron el valor de área superficial

de sílice y sílice modificada con diferentes alkysilanos.

•Otros adsorbentes con una cadenas mas grande mostraron un decrecimiento en la superficie de una forma casi lineal en función del numero de átomos en la cadena.

•Extrapolando esto al eje Y resulta un valor aproximado de 330 m2/g que es 90m2 menor que el valor calculado utilizando el valor obtenido con BET.

•De esta forma es lógico asumir que el radio en BET para sílice (420) al extrapolado (33) es inversamente proporcional al radio de nitrógeno en una superficie polar (sílice) y el en superficie hidrofobias

•El valor del área de Nitrógeno ocupado en superficies hidrofobicas estimado por esta expresión es 20.6

• !Si se multiplica el valor dado por Bass por 20.5/16.2 se obtiene una correlación buena ente el valor de sílice original y la modificada!

FASE EXPERIMENTAL

MATERIALES

•Todos los solventes utilizados fueron de grado consistente con HPLC de Pharmco.

•El agua fue purificada usando Milli-Q sistemas.

EQUIPO

•Sistema Omnisorb modelo 100CX. Utilizando el modo de adsorción estático. Para mediciones de adsorción de Nitrógeno

•Los datos fueron llevados a MathCad 12.0 y un software casero para calcular el poro del adsorbente, área superficial, ..

EQUIPO

•El volumen interarticular fue determinado en un modelo HP 1050. Utilizando moléculas de polistireno de alto peso y tetrahydrofurano como fase móvil.

•VOID volumen fue medido empleando un sistema HP modelo 1050 equipado con 3900E interface análoga y detector refractivo LC-30.

EQUIPO

•La retención de los compuestos fue medida utilizando sistema Agilent 1100 con DIODE rayo detector.

COLUMNAS

•Seis columnas comerciales de diferente geometría y características químicas de superficie fueron utilizadas.

COLUMNAS

•Cada columna fue lavada con metanol y desempacada.

•Cada material de la columna junto con adsorbente fue secada en un horno a 60 C durante 24h y posteriormente 1h a 80C para la evaporación completa del solvente.

•Estas fueron empleadas para adsorción de Nitrógeno y mediciones TGA.

RESULTADOS Y DISCUSION

ADSORCION DE NITROGENO

•Cada adsorbente fue recolectado y secado hasta obtener un peso constante, para determinar la cantidad de adsorbente que cada fabricante utilizó.

ADSORCION DE NITROGENO

•El área superficial, volumen del poro, y distribución del poro fueron obtenidos.

Figura 2 .Isotermas de Nitrógeno para todos los adsorbentes estudiados.

Cantidad mínima de

N2 adsorbida

Determinación del área superficial en adsorbentes modificados.

Buszewski sugirió el uso de poros cilíndricos, que asume la aplicabilidad de:

Donde:Vp = Volumen especifico el poroS = Área superficial especificaR = Radio del poro

Figura 3. Distribución del tamaño de poro de todos los adsorbentes estudiados.

RESULTADOS

•La desviación estándar relativa de las diferencias entre el radio del poro calculado utilizando 2V/S y el valor medio de poro es 35%.

•La sílice modifica de Allure e YMC mostraron la mejor correlación con el modelo cilíndrico.

•Los adsorbentes de Xterra y Xbridge tienen la mas distribución más asimétrica y la mayor diferencia entre el valor de poro calculado por correlación y experimental.

RESULTADOS

•La distribución de tamaño de poro mas simétrico es parra Halo y Gemini.

“Estas desviaciones significativas del modelo de poro cilíndrico podrían ser debidas a la conectividad del poro e

indican que es mejor evitar el uso del radio del poro en todo cálculo de

geometría del adsorbente.”

CARACTERIZACION DE LA COLUMNA

•El volumen de la fase móvil de cada columna fue medido utilizando la retención de metanol DEUTERATED eludido con metanol puro.

•El volumen interparticula fue medido utilizando una GPC inversa.

•Se presentaron variaciones significativas en el valor l área superficial de retención, por lo que es un factor que influye en la desviación del valor de retención con el mismo analito en diferentes columnas con propiedades químicas similares en la superficie.

•Para verificar la influencia del área superficial de adsorbente en la retención, se determinaron y compararon el volumen de retención de tres analitos.

•La variación de factores de retención fue del 35%.

KISELEV

•En 1970 describió el proceso de retención cromatografía. Se baso en la teoría de adsorción de soluciones y argumentó el empleo de factores de retención específicos.

KOVATS

• Introdujo el “AERIAL RETENTION VOLUMEN” como el volumen reducido relacionado con el área del adsorbente.

“superficie especifica” del factor de retención.

•Representa la fracción del analito asociado a 1 metro cuadrado de la superficie del adsorbente.

Donde:VR = Volumen de retención del analitoV0= Volumen de la fase móvilStot= Superficie total de área.

La pendiente de la isoterma

•Depende de la reacción mutua del analito y del modificador orgánico al rompimiento de equilibrio introducido por el analito.

•Depende del calculo de área superficial del adsorbente.

•La desviación estándar relativa de los parámetros de retención para el mismo analito en mismas condiciones decreció de 9 a 10 veces.

EVALUACION DE DENSIDAD DE ENLAZES

•Es una característica importa del adsorbente que indica el grado de hidrofobia.

• Esto puede ser cuestionable para nuevos materiales como en Xterra, Xbridge, y Gemini ya que la base de sílice ya contiene alkyl y este es menos hidrofobico

.

EVALUACION DE DENSIDAD DE ENLAZES

•Una cadena de C-18 ocupa un volumen de 600A3 en la superfcie de la silice que se parece mucho al valor de 595A3 utilizando un software. Estos valores pueden ser utilizados para calcular la densidad de los poros de adsorbentes en base silice y silice modificada.

•El volumen de poro a base de silice menos el volumen de la capa enlazada covalentemente es igual volumen del poro del adsorbente modificado por gramo de silice.

Factor de corrección.

Resolviendo para las 2 ecuaciones anteriores tenemos:

10

Otra forma para calcular la densidad es basada en la perdida de peso obtenidos de los experimentos TGA

11

•Para el material de Allure la superficie fue calculada ya que los fabricantes no la proporcionaron.

•El valor de volumen del poro del adsorbente, area superficial y densidad se obtuvieron utlizando las ecs 10 y 11.

•Allure e YMCtuvieron los valores mas cercanos calculados de los datos dados por los fabricantes.

•Halo tuvo la mayor diferencia.

CONCLUSINES

1. Los factores de retención específicos son los mas adecuados para la comparación del comportamiento cromatografico de diferentes columnas en condiciones cercadas a ideales.

2. El calculo de la superficie de factores de retención específicos requiere la adecuada determinación de la superficie especifica del material y cantidad de este de las columnas.

CONCLUSIONES

3. El área especifica de sílice modificada puede ser determinada utilizando adsorción de nitrógeno a bajas temperaturas y aplicando la teoría BET.

4. Para superficies modificadas c-18 (hidrofobico) debe utilizarse el valor de 20.5A2 para el área molecular de nitrógeno.

CONCLUSIONES

5. La cantidad de adsorbente en una columna puede ser calculado midiendo la diferencia entre el volumen de la fase móvil y el interparticula para el volumen especifico de poro del adsorbente modificado.

CONCLUSIONES

5. La utilización de factores específicos de retención puede simplificar la selección y comparación de columnas dado la información correspondiente al área superficial y volumen del poro.